Явления, называемые качаниями, возникают при нарушении синхронной работы генераторов энергосистемы. Качания сопровождаются возрастанием тока и снижением напряжения в сети. На эти изменения тока и напряжения РЗ реагирует так же, как на симметричные КЗ. Рассмотрим упрощенную схему энергосистемы (рис.12.1, а), состоящую из двух генераторов GA и GB, связанных ЛЭП. При синхронной работе генераторов электрические частоты вращения ωА и ωB с которыми вращаются векторы ЭДС ЕА и ЕB, одинаковы. При нарушении синхронизма частоты вращения векторов ЕА и Ев становятся различными.

Поведение измерительных и пусковых органов тока, напряжения и сопротивления. Сопоставляя уставки срабатывания соответствующих РЗ с кривыми изменения Iкач, Uкач, Zкач, (рис.12.2), легко убедиться в том, что реле, реагирующие на ток, напряжение и сопротивление, приходят при качаниях в действие. Особенно неблагоприятные условия для РЗ, реагирующих на U и Z, возникают в ЭЦК и близлежащих от неге точках.

Как следует из сказанного, при качаниях возникают условия для неправильных, хаотических действий РЗ, которые приводят к тяжелым системным авариям. Важным требованием, предъявляемым к РЗ, является недействие ее при качаниях. Некоторые РЗ, например дифференциальные, не реагируют на качания по своему принципу действия. Большинство же РЗ воспринимают качания как симметричное КЗ, и поэтому требуются специальные меры, предотвращающие возможность их ложной работы. В качестве таких мер используются три способа.

Характерным признаком, отличающим симметричные качания от КЗ, служит появление кратковременной несимметрии токов и напряжений при КЗ.

При двухфазных и однофазных КЗ токи и напряжения всегда несимметричн.

При металлических трехфазных КЗ равенство сопротивлений фаз не нарушается, поэтому токи и напряжения в этом режиме симметричны. Однако исследования и опыт эксплуатации показывают, что трехфазные повреждения обычно начинаются с замыкания одной или двух фаз, а затем переходят в трехфазные КЗ. Такое положение имеет место даже при включении ЛЭП на трехфазную закоротку, вследствие разновременности замыкания фаз контактами выключателя. Помимо этого и при одновременном замыкании трех фаз вследствие переходных процессов, возникающих в первичных и вторичных цепях измерительных трансформаторов, появляется кратковременная несимметрия вторичных величин. В результате по отмеченным причинам в начальный момент трехфазного КЗ кратковременно возникает несимметрия. Наиболее четким признаком несимметрии, а следовательно, и КЗ является появление составляющих ОП (U2 и I2) в токах и напряжениях. Поэтому устройства, отличающие КЗ от качания по появлению несимметрии, выполняются реагирующими на составляющие ОП. Принцип действия такого блокирующего устройства состоит в том, что оно разрешает работать РЗ при КЗ, когда появляются составляющие ОП, и запрещает ей действовать на отключение, если I2 и U2 не появлялись, блокируя таким образом РЗ при качаниях и симметричной нагрузке.

Скорости изменения электрических величин при КЗ и качаниях различны. В первом случае ток, напряжение и сопротивление изменяются почти мгновенно от своего нормального значения до значения при КЗ (рис.12.5). При качаниях те же величины меняются постепенно. Это различие и положено в основу схемы блокировки, изображенной на рис.12.6. Устройство блокировки выполняется при помощи двух пусковых реле, реагирующих на увеличение тока (IK, Iкач) или уменьшение сопротивления и имеющих разные уставки срабатывания.

В отечественных энергосистемах и за рубежом разработаны и используются несколько вариантов УБК, основанных на различии скорости изменения электрических величин (сопротивления Z, тока I, напряжения U) при качаниях и КЗ. Ниже рассматривается новый вариант подобных УБК, реагирующих на скачкообразное увеличение (приращение) модуля и угла вектора тока обратной последовательности ΔI2/Δt, имеющих место только при КЗ. Устройство разработано во ВНИИР (г. Чебоксары) при участии проектного института "Энергосетьпроект" и применяется в дистанционных защитах типа ШДЭ-2801 и ПДЭ-2001, выпускаемых АО ЧЭАЗ.